具有特殊性能的电介质——铁电体和电学

通常意义上的电介质是在外部静电场作用下获得电矩的物质。然而，在电介质中，有些表现出完全不寻常的特性。这些具有特殊性质的电介质包括铁电体和电介质。这些将进一步讨论。

铁电体

物质的自发极化或自发极化最早于 1920 年在罗谢尔盐晶体中发现，后来在其他晶体中发现。然而，为了纪念罗谢尔盐，第一个表现出这种特性的开放式电介质，整组此类物质开始被称为铁电体或铁电体。 1930-1934 年，在 Igor Vasilievich Kurchatov 的领导下，列宁格勒物理系对电介质的自发极化进行了详细研究。

事实证明，所有铁电体最初都表现出明显的铁电特性各向异性，并且只能沿其中一个晶轴观察到极化。各向同性电介质的所有分子都具有相同的极化，而对于各向异性物质，极化矢量在不同方向上是不同的。目前，已发现数百种铁电体。

铁电体具有以下特殊性质。它们在一定温度范围内的介电常数e在1000～10000范围内，随施加的静电场的强弱而变化，也呈非线性变化。这就是所谓的体现介电滞后，您甚至可以绘制铁电体的极化曲线——滞后曲线。

铁电体的磁滞曲线类似于磁场中铁磁体的磁滞回线。这里有一个饱和点，但你也可以看到，即使没有外部电场，当它等于零时，晶体中也会观察到一些残余极化，以消除必须采用相反方向的矫顽力应用于样品。

铁电体的特征还在于固有居里点，即当发生二阶相变时铁电体开始失去其残余极化的温度。对于罗谢尔盐，居里点温度在 +18 至 +24ºC 的范围内。

电介质中存在铁电特性的原因是由于物质粒子之间的强相互作用而产生的自发极化。该物质争取最小的势能，而由于存在所谓的结构缺陷，晶体无论如何都被分成多个区域。

因此，当没有外部电场时，晶体的总电动量为零，而当施加外部电场时，这些区域往往会沿着电场定向。铁电体用于无线电工程设备，例如可变电容量电容器。

驻极体

电介质称为即使引起极化的外部静电场关闭后仍能长时间保持极化状态的电介质。最初，介电分子具有恒定的偶极矩。

但是如果这样的电介质被熔化，然后在熔化时施加一个强大的永久静电场，熔化物质的很大一部分分子将根据施加的场进行定向。现在必须冷却熔化物质直到它完全凝固，但允许静电场起作用，直到物质变硬。当熔融物质完全冷却后，可以关闭磁场。

在此过程后凝固的物质中分子的旋转将变得困难，这意味着分子将保持其方向。电工就是这样炼成的，能够保持极化状态几天到很多年。 1922 年，日本物理学家 Yoguchi 首次用巴西棕榈蜡和松香制成驻极体（热电驻极体）。

电介质的剩余极化可以通过将带电粒子迁移到电极来定向晶体中的准偶极子，或者例如通过在极化过程中从电极或电极间间隙注入带电粒子到电介质中来获得。电荷载流子可以人工引入样品中，例如通过电子束照射。随着时间的推移，驻极体的极化程度由于弛豫过程和电荷载流子在驻极体内部电场的影响下的移动而降低。

原则上，任何电介质都可以转化为驻极体状态。最稳定的驻极体是从树脂和蜡、聚合物和具有多晶或单晶结构的无机电介质、玻璃、筛子等获得的。

要使电介质成为稳定的驻极体，必须在强静电场中将其加热到熔点，然后在不关闭场的情况下冷却（这种驻极体称为热驻极体）。

您可以在强电场中照射样品，从而产生光电。或者用放射性效应——无线电辐射。只要把它放在一个非常强的静电场中——你就会得到一个电驻极体。或者在磁场中——磁驻极体。有机溶液在电场中的凝固是低温驻极体。

甲醇驻极体是通过聚合物的机械变形获得的。通过摩擦 - 摩擦生电。电晕驻极体处于电晕放电的作用域中。驻极体上实现的稳定表面电荷量级为 0.00000001 C/cm2。

各种来源的驻极体被用作振动传感器、麦克风、信号发生器、静电计、电压表等中的恒定静电场源。它们完美地用作剂量计、存储设备中的敏感元件。作为气体过滤器、气压计和湿度计中的聚焦装置。特别是，光电驻极体用于电子照相术。